5.5. Розрахунок вузла розподільного диску “плаваючого” типу

5.5.1. Обчислення співвідношення площ притискання і віджимання

До вузла розподільного диску “плаваючого” типу пластинчастого двигуна входять ротор 1, статорне кільце 2, нерухомий 3 і “плаваючий” 4 розподільні диски, а також золотник 5 (рис. 5.5).

З конструктивних міркувань вибираємо зовнішній діаметр статорного кільця, діаметри нерухомого і “плаваючого” розподільних дисків d₇=d₈= 140 мм. Діаметрd₄розподільного вікна приймаємо таким, що дорівнює діаметру ротора

d₄= 2r_p= 2·33 = 66 мм.

Рисунок 5.5 – Схема пластинчаcтого гідромотору

Інші розміри обчислені раніше або вибираються конструктивно:

d₆= 2r₂= 2 · 38,5 = 77 мм;d= 21 мм;d₃= 60 мм;d₂= 54 мм;d₁= 28 мм;h₁=h₂=h= 13 мм.

В разі підведення тиску нагнітання з боку корпуса (з боку нерухомого диска) площа рухомого диска, на яку буде діяти тиск нагнітання, становить:

В разі підведення тиску з боку кришки площа F^/_pбуде меншою із-за урівноваження тиску на площу вирізних вікон у диску, що заштриховані (рис. 5.5):

(5.23)

Площа віджимання “плаваючого” диска [6]

(5.24)

У конструкціях пластинчастих гідродвигунів повинна виконуватись умова [6]

5.5.2. Розрахунок пружини для попереднього притискання “плаваючого” диска

Приймаємо кількість пружин, що притискують диск, n= 3.

Площа поверхні опору плаваючого диска

; (5.25)

Приймаючи силу однієї пружини Р^/_пр = 60 Н, знайдемо загальну силу притисканая

Приймаючи ширину плаваючого диска з конструктивних міркувань L = 45 мм, знайдемо масу плаваючого диска і ротора з пластинами

; (5.26)

За можливого вертикального положення гідродвигуна в момент пуску питома сила притискання

(5.27)

5.5.3. Обчислення контактних напружень пластин гідродвигуна

Пластина дотикається до статора в точці А (рис. 5.6). Найбільший кут нахилу профілю статора , а кут, деσ - центральний кут пластини за середнього її положення в роторі,

(5.28)

Кут робочої зони профілю статора (рис.5.3)

Тоді (рис. 5.6) кут

(5.29)

Максимально допустимий радіус вершини пластини

(5.30)

Оптимальний радіус вершини пластини R₁ = 3 ... 5 мм. Приймаємо R₁ = 5 мм < R_1max .

Контактні напруження по лінії контакту пластин і статора за модуля пружності Е = 2,2 ·10⁵ МПа

(5.31)

Рисунок 5.6 – Схема дотику пластини до статора

5.6. Перевірочний розрахунок привідного валу і його опор

Вважаємо, що на кінці вала двигуна встановлена шестірня, яка передає на вал реактиву силу Р(рис. 5.7). Розміри вала вибираємо з конструктивних міркувань. Приймаючи діаметрd₀початкового кола шестірніd₀= 60 мм, а кут зачеплення α = 20⁰, визначимо силу

(5.32)

Реакції опор

(5.33)

(5.34)

Максимальний згинаючий момент

(5.35)

Рисунок 5.7 – Схема навантаження валу та епюри моментів

Крутящий момент

(5.36)

Діаметр валу в небезпечному перерізі визначимо, приймаючи допустиме напруження на вигин [σ]_ІІІ= 55 МПа:

(5.37)

Приймаємо в небезпечному перерізі d_в= 20 мм.

Вибір підшипників і розрахунок вала на жорсткість проводяться так, як в прикладі розрахунук аксіально-поршневого насосу.

5.7. Обчислення об’ємного, механічного, гідравлічного і загального ккд гідродвигуна

5.7.1. Обчислення об’ємного ккд

Для обчислення витрат за торцьовими поверхнями ротора і розподільними дисками вважаємо, що на перевальних ділянках знаходиться по одній пластині, в’язкість масла μ= 2,65·10^-2кг/(м·с), зазор вибраний в один бікδ₁= 0,05 мм. Оскільки рідина перетікає також між ротором і дисками, вважаємо, що перетікання проходять на шириніr₂–r_р.

Тоді величина витрат

(5.38)

Для обчислення витрат за пластинами приймаємо зазор між пластинами і ротором δ₂= 0,025 мм. Величина витрат

(5.39)

Витрати з кільцевих канавок піджимання пластин (рис. 5.5)

(5.40)

Для обчислення витрат по периферії плаваючого розподільного диска приймаємо конструктивно L₂= 5 мм, а зазорδ₃= 0,03 мм:

(5.41)

Для обчислення витрат через золотник 5 (рис. 5.5) приймаємо конструктивно d₉= 10 мм,L₃= 10 мм, зазорδ₄= 0,03 мм:

(5.42)

Сумарні втрати

Об’ємний ККД

(5.43)